Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти
Білоруський державний університет
ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра метрології та стандартизації
РЕФЕРАТ
на тему:
В«електродинамічноїІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ В»
МІНСЬК, 2008
1Електродинамічні вимірювальні прилади
Найточнішими середінших підгруп електромеханічних перетворювачів, що застосовуються в ланцюгахзмінному струму, є електродинамічні перетворювачі. В данийчас багато з них випускаються з класами точності 0.05 і зберігають своїпоказання при переході з постійного струму на змінний.
Найбільш широкезастосування електродинамічні перетворювачі знаходять в якості ватметрівпостійного і змінного струму, амперметрів постійного і змінного струмів,фазометрів, частотомірів і фарадометров.
Принцип діїелектродинамічних перетворювачів заснований на взаємодії магнітних полівструмів, що протікають по нерухомій і рухомий котушкам (або системам котушок).
Електродинамічнийперетворювач, конструкція якого і схема з'єднання котушок наведені намалюнку 1, а, б відповідно, включає в себе в загальному випадку системунерухомих і рухомих котушок, відліковий пристрій, пружні елементи уперетворювачів з механічним протидіючим моментом, заспокоювач ізасоби захисту від зовнішніх магнітних полів.
а
б
Рисунок 1 -Електродинамічний перетворювач
Нерухомі котушки 1,як правило, виконують з двох секцій, рознесених у просторі. Це створюєконструктивні зручності при розміщенні рухомої частини і, крім того, дозволяєзміною відстані між секціями змінювати конфігурацію магнітного поля, щовикористовується для лінеаризації функції перетворення перетворювача.Виконуються нерухомі котушки, як правило, з мідного дроту. Рухомакотушка 2 виконується з мідного або алюмінієвого дроту і розміщується всерединінерухомою. Струмопровідними провідниками рухомої котушки служать пружніелементи (спіральні пружини 3), що створюють механічний протидіючиймомент, або безмоментной провідники в логометра.
За формою котушкивиконують круглими або прямокутними. Перші з них більш технологічні увиробництві і мають добротність на 15 - 20% вище в порівнянні зпрямокутними. Це підвищує чутливість перетворювача. Прямокутні жкотушки використовуються з метою зменшення розмірів приладу.
Найбільш широкепоширення в практиці електричних вимірювань знайшли електродинамічніамперметри та вольтметри змінного струму, ватметри постійного та змінногоструму і, рідше, фазометри, частотоміри і фарадометри.
Амперметри. Велектродинамічних амперметра використовуються послідовне і паралельневключення рухомий 2 і нерухомою 1 котушок. Послідовне включеннякотушок (рисунок 2, а) застосовується в амперметра, призначених для вимірюваннямалих (до 0,5 А) струмів. У цьому випадку струми I1 і I2 внерухомої і рухомої котушках рівні між собою і фазовий зсув між ними j дорівнює нулю, тобто cos j = 1. Вираз для рівняння шкалидля такого амперметра запишеться наступним чином:
. (1)
Шкала приладу в принципіє квадратичною, однак шляхом відповідного вибору форми, розмірів івзаємного розташування котушок можна домогтися такого закону зміни взаємноїіндуктивності М1, 2 при зміні кута повороту рухливої вЂ‹вЂ‹частини О±, що наділянці шкали починаючи з 15 - 20% від її верхньої межі вона матимепрактично лінійний характер.
а
б
Малюнок 2 - Амперметри наоснові електродинамічних перетворювачів
Ваттметри. Велектродинамічних ватметри рухома і нерухома котушки включаютьсянезалежно один від одного (малюнок 3).
а
б
Рисунок 3 - Ваттметри наоснові електродинамічного перетворювача
Фазометри.Електродинамічні фазометри створюються на базі логометріческогоперетворювача. Електрична схема фазометра показана на малюнку 4, а.
Нерухома котушка 5-6перетворювача утворює послідовну (струмовий) ланцюг приладу. Рухливікотушки 1-2 і 3-4 утворюють паралельну ланцюг. Послідовно з рухомоюкотушкою 3-4 включений резистор R1,що має активний опір, а послідовно з котушкою 1-2 - комплекснеіндуктивний опір, утворене резистором R і індуктивністю L. При такій схемі включення фазометра та індуктивному характері навантаження ZH векторна діаграма фазометра будевідповідати малюнку 4, б.
а
б
Малюнок 4 - Фазометр наоснові електродинамічного перетворювача
Електродинамічніфазометри дозволяють вимірювати фазові зрушення в межах від 0 до 180 В° (частішеградуюються від плюс 90 до мінус 90 В° з нулем у середині шкали). Промисловістювипускаються фазометри з класами точності до 0,1. Досить висока точністьїх забезпечується завдяки достоїнствам, властивим електродинамічнихперетворювачам.
Основними недолікамирозглянутих фазометрів є те, що вони можуть працювати на фіксованихчастотах і напругах. Зміна напруги U вимагає зміни елементів схеми фазометра R і R1 (для виконанняумови I1 = I2), азначить, і характер шкали приладу при цьому зміниться. Зміна частоти такожпризводить до зміни характеру шкали через зміни реактивного опоруланцюга котушки 1-2, а значить, і співвідношення струмів I1 і I2.
2Електромагнітні вимірювальні прилади
Відмінноюособливістю електромагнітних приладів, обумовлює їх широке застосуваннядля вимірів у ланцюгах змінного і постійного струмів в якості щитовихамперметрів і вольтметрів, є їх високі експлуатаційні якості:простота конструкції, низька вартість, висока надійність, стійкість доелектричним перевантаженням, широкий діапазон вимірюваних величин. Основнимнедоліком цих приладів є невисока точність (вітчизняніелектромагнітні прилади випускаються з класами точності до 0,5).
Всі електромагнітніприлади в залежності від конструктивного виконання і характеру руху їхрухомої частини можуть бути розділені на резонансні та нерезонансні. Кожна зцих груп приладів в свою чергу ділиться на дві підгрупи: поляризовані інеполяризованим (в поляризованих приладах крім намагнічує котушкивикористовуються постійні магніти). Так як резонансні електромагнітні приладив даний час використовуються дуже рідко, то в цьому посібнику вони нерозглядаються. Тут розглянуті лише неполяризованим нерезонансніелектромагнітні перетворювачі, найбільш широко вживані велектровимірювальної техніки. Основу цих приладів складають електромагнітнівимірювальні механізми, що відрізняються як за конструктивним виконанням, так іза своїми властивостями і параметрами.
Принцип дії всіхелектромагнітних перетворювачів заснований на взаємодії магнітного поляструму, що протікає в котушці, з феромагнітним осердям.
Електромагнітні ІП можутьбути виконані так, що в результаті взаємодії магнітного поля котушки зструмом і феромагнітного сердечника останній буде намагнічуватися однойменно зіншим нерухомим сердечником і відштовхуватися від нього (так званіперетворювачі відштовхуючого дії), або ж таким чином, що врезультаті впливу магнітного поля котушки зі струмом на феромагнітнийсердечник він буде втягуватися в магнітне поле котушки (перетворювачвтяжні дії).
Всі конструктивнірізновиди електромагнітних ІП можна звести до двох основних типів (рисунок5).
а
б
Малюнок 5 -Електромагнітні вимірювальні перетворювачі
Перетворювачі з плоскоюкотушкою (рисунок ...
